天线理论 - 环形
将射频载流线圈绕成一个环形,可用作天线,称为环形天线。通过此环形天线的电流将同相。磁场将垂直于载流的整个环路。
频率范围
环形天线的工作频率范围约为300MHz 至 3GHz。此天线在UHF范围内工作。
环形天线的构造和工作原理
环形天线是载有射频电流的线圈。根据设计者的方便,它可以是圆形、矩形、三角形、正方形或六边形等任何形状。
环形天线有两种类型。
- 大环形天线
- 小环形天线
大环形天线
大环形天线也称为谐振天线。它们具有较高的辐射效率。这些天线的长度几乎等于预期波长。
$$L =\lambda$$其中,
L是天线的长度
λ是波长
这种天线的主要参数是其周长,约为波长,应为封闭的环路。弯曲环路以减小尺寸并不是一个好主意,因为这会增加电容效应并导致效率低下。
小环天线
小环天线也称为磁环天线。它们的共振较少。这些大多用作接收器。
这些天线的尺寸为波长的十分之一。
$$L =\frac{\lambda}{10}$$其中,
L是天线的长度
λ是波长
小环天线的特点是−
小环天线的辐射电阻低。如果使用多圈铁氧体磁芯结构,则可以实现高辐射电阻。
由于损耗大,辐射效率低。
其结构简单,体积小,重量轻。
由于其高电抗,其阻抗难以与发射器匹配。如果环形天线必须用作发射天线,那么这种阻抗不匹配肯定会成为问题。因此,这些环形天线最好用作接收天线。
常用环形天线
小环形天线主要有两种类型 −
- 圆形环形天线
- 方形环形天线
这两种类型的环形天线应用最为广泛。其他类型(矩形、三角形、椭圆形等)也根据设计者规格制造。
上图显示圆形和方形环天线。这些类型的天线由于信噪比高而主要用作 AM 接收器。它们还易于在无线电接收器的 Q 槽电路中调谐。
环的极化
环天线的极化将根据馈电位置垂直或水平极化。垂直极化位于垂直边的中心,而水平极化位于水平边的中心,具体取决于环天线的形状。
小环天线通常是线性极化。当这种小型环形天线安装在便携式接收器的顶部时,其输出连接到仪表,它就变成了一个很棒的测向仪。
辐射模式
这些天线的辐射模式将与短水平偶极天线的辐射模式相同。
上图显示了小型高效环形天线的辐射模式。图中还清楚地说明了不同角度的环形辐射模式。 0° 处的切线表示垂直极化,而 90° 处的切线表示水平极化。
优点
以下是环形天线的优点 −
- 体积小巧
- 方向性强
缺点
以下是环形天线的缺点 −
- 阻抗匹配可能并不总是很好
- 具有非常高的谐振品质因数
应用
以下是环形天线的应用 −
- 用于 RFID 设备
- 用于 MF、HF 和短波接收器
- 用于飞机接收器用于测向
- 用于超高频发射器